[發明專利]風電場故障預警裝置

無效

• 申請號: 201410332398.9
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104155540A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 孫勇;施慎行;鄭太一;董新洲;蔡宏毅
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網吉林省電力有限公司;清華大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/08
• 代理公司: 北京友聯知識產權代理事務所(普通合伙) 11343
• 代理人: 尚志峰;汪海屏

技術領域

本發明涉及電力技術領域，具體而言，涉及一種基于零模電流行波極性的風電場故障預警裝置。

背景技術

如圖1所示的風電場是新一代電網的重要組成部分，連接有多條集電線路，每條集電線路上連接有多條風機線路。風電場頻繁發生的大規模風電場故障導致的脫網事故，給電力系統的穩定和安全運行帶來了巨大的隱患。

然而，目前電力系統的故障處理主要為在故障發生后快速有選擇地隔離故障設備，屬于事后處理策略，不利于防止故障發生。如果能準確識別故障發展過程，實現故障預警，將大大提高電力系統的可靠性，減少故障損失，也將有力促進電力系統故障處理技術的發展。

因此，提出一種新的風電場故障預警裝置顯得十分必要。

發明內容

本發明正是基于上述技術問題，提出了一種基于零模電流行波極的風電場故障預警裝置，能夠及時提供風電場內部的故障預警信息，減少風電場故障，降低風電場故障損失，以保證風電場的安全運行。

本發明提出的風電場故障預警裝置正是基于圖1所示的風電場而提出的，包括：采集單元，用于實時采集風電場的集電線路和風機線路上的零模電流行波；第一比較單元，用于比較任一所述零模電流行波的測量值與行波擾動閾值之間的關系；當所述任一所述零模電流行波的測量值大于所述行波擾動閾值時，判定所述風電場發生行波擾動，同時記錄所述行波擾動發生的時間；第二比較單元，用于比較發生所述行波擾動時所有所述集電線路上的所述零模電流行波極性；當所有所述集電線路上的所述零模電流行波極性相同時，判定所述行波擾動發生在匯流母線上或者電網側；當所有所述集電線路上的所述零模電流行波極性不全部相同時，選出所述零模電流行波極性與其他所述集電線路不同的集電線路，判斷所述行波擾動是否發生在與其他所述集電線路不同的所述集電線路所連接的風機線路上；第三比較單元，用于比較與其他所述集電線路不同的所述集電線路所連接的風機線路上的零模電流行波極性；當所有所述風機線路的零模電流行波極性相同時，判定與其他所述集電線路不同的所述集電線路的干線為所述行波擾動的源線路；當所有所述風機線路的零模電流行波極性不全部相同時，選出所述零模電流行波極性與其他所述風機線路不同的風機線路，并判定所述零模電流行波極性與其他所述風機線路不同的風機線路為所述行波擾動的源線路；計算單元，當所述行波擾動的源線路為所述集電線路的干線或者所述零模電流行波極性與其他所述風機線路不同的風機線路時，計算所述行波擾動的源線路最近三次發生所述行波擾動的時間間隔；第四比較單元，用于比較所述行波擾動的源線路最近三次發生所述行波擾動的時間間隔的計算值與整定值的關系；當所述計算值小于所述整定值時，發出故障預警信號。

在上述技術方案中，故障發生是一個過程，故障過程中將出現反復的行波擾動，因此，行波擾動的頻率可以作為故障的預兆。運行中的風電場線路，如某一點絕緣降低，在工頻電壓作用下，將重復地間歇性地引起在風電場中傳播的行波。擾動發生的線路，其零模電流行波機芯與其他線路極性相反。另外，開關操作、雷擊等外在干擾也將在風電場線路上產生干擾行波，但是，開關操作、雷擊等干擾行波，相比由于線路自身原因引起的在工頻電壓激勵下的產生的行波而言是隨機的。因此，基于線路上干擾行波出現的統計規律，可實現風電場線路故障預警。

當運行中的電力線路出現絕緣薄弱點，或者運行環境變壞，在交流周期性工頻電壓作用下，電力線路絕緣薄弱點將發生閃絡，產生擾動行波，該擾動行波將在電力系統中傳播，在線路測量點，該擾動行波可被獲取。

由于行波將在系統中傳播，所有線路上都將檢測到擾動行波。當擾動源行波的極性與其他線路的行波極性相反時，基于所有線路上獲取的電流行波的極性關系，就可以有效地識別行波擾動源。

另外，線路上的擾動行波不一定都是故障前兆，也可能是由于斷路器開關操作引起的，或者雷擊電力系統引起的。線路故障前由于運行中設備絕緣降低引起的行波是有規律的，因為三相交流電力系統運行電壓是周期性電壓，因此故障前兆行波是有規律的，會在一定時間間隔內反復出現，而其他擾動行波相對而言是隨機的，離散的，擾動時間間隔相對較長。因此，擾動行波出現的規律，可用于區分故障前兆和系統擾動。本發明中引入了擾動行波的連續性檢測，識別行波擾動是故障前兆還是系統擾動，以實現線路故障預警。

通過本發明的技術方案，能夠及時提供風電場內部的故障預警信息，減少風電場故障，降低風電場故障損失，以保證風電場的安全運行。

附圖說明

圖1示出了現有技術中的風電場的示意圖。

圖2示出了根據本發明的實施例的風電場故障預警裝置的框圖。